Мир электричества
Шрифт:
Общим «недостатком» предложенных генераторов считалось то, что они дают переменный ток, тогда как для современного практического применения, как-то телеграфии, электрохимии и первых двигателей, ток нужен был постоянный. Поэтому когда два французских изобретателя, братья Пикси, в том же 1832 году применили так называемое «коромысло Ампера» для превращения переменного тока в пульсирующий, но постоянного направления, их предложение удостоилось двух заседаний Парижской академии наук.
Машина Пикси поражала современников своими размерами – один только подковообразный магнит ее весил около ста килограммов. Имела она и приспособление для выпрямления тока.
Некоторые историки считают, что, несмотря на свою кажущуюся примитивность, конструкция Пикси является прообразом вообще всех будущих динамо-машин, то есть устройств,
Схема устройства первых генераторов
Похожую в принципе машину сконструировал в Лондоне профессор Уильям Риччи. И вообще с этого момента началась работа многих изобретателей над созданием магнитоэлектрических генераторов, в которых генерация тока происходила либо за счет движения катушек в поле постоянных магнитов, либо, наоборот, – перемещения магнитов относительно неподвижно установленных катушек.
Все первые машины были уникальными конструкциями. Каждый изобретатель старался внести в них что-то свое, что-то новое. Да и возможностей для этого поначалу было предостаточно. Однако со временем сумма технических знаний, необходимых для постройки телеграфа, гальванотехнических устройств, электрогенераторов и первых ламп дугового освещения, начала складываться в особую отрасль – электротехнику. Она быстро обрастала новыми открытиями и законами, превращаясь в техническую науку.
Постепенно изобретатели перешли от вращения тяжелых магнитов к неподвижному их закреплению, а вращать стали более легкие катушки. Но все это до начала сороковых годов были лишь лабораторные модели. Первый магнитоэлектрический генератор, пригодный для практического использования, предложил в 1842 году Борис Семенович Якоби. Он назвал его «магнитоэлектрической батареей» и предполагал использовать для дистанционного воспламенения минных запалов. Есть сведения, что такими «машинками» были оснащены несколько «гальванических команд» русской армии.
Магнитоэлектрическая батарея Б. С. Якоби
Изобретатели, естественно, искали те направления, где магнитоэлектрические генераторы могли бы быть использованы на практике. Но любая техника требовала повышения мощности, получаемой от машины. Наиболее простым способом для этого являлось наращивание количества постоянных магнитов. И вот в Париже организовалась «Компания Альянс», которая специализировалась на выпуске магнитоэлектрических генераторов для питания дуговых ламп на маяках. На массивной чугунной станине в несколько рядов неподвижно укреплялись подковообразные магниты, между которыми на вращающихся дисках были укреплены катушки-якоря. Для привода каждого такого генератора требовалась паровая машина мощностью до десяти лошадиных сил. Опыт эксплуатации французских машин показал те недостатки, которые были присущи магнитоэлектрическим машинам вообще. Тут и сильный нагрев катушек, из-за которого нарушалась изоляция провода, и то, что машины были громоздкими, тяжелыми и дорогими, а постоянные магниты быстро размагничивались.
Майкл Фарадей. Закат жизни
Конечно, Фарадей занимался не только опытами. Он много работал, но умел со вкусом и отдыхать, время от времени отправляясь с женой по традиции в Бат или Брайтон на модные курорты.
«Он не любил светского общества, но театр привлекал его и приводил в лихорадочное опьянение, – пишет французский физик Дюма. – Закат солнца в деревне, буря на морском берегу, альпийские туманы возбуждали в нем живейшие ощущения; он понимал их, как художник, бывал взволнован, как поэт, или анализировал их, как ученый. Взгляд, слово, жест – все выдавало в таких случаях тесную связь его души с душой природы».
Машина
Фарадей был чужд зависти и самомнения, нередко встречавшихся в среде ученых. Не получив систематического образования, он всю жизнь стремился к самосовершенствованию. И «его совершенство, – как говорил тот же Дюма, – которое, как я думал, было у него врожденным, было плодом постоянного самонаблюдения и непреклонной душевной твердости». Когда его назначили директором лаборатории в Королевском институте и ему, как профессору, предстояло читать лекции, Фарадей целый год учился ораторскому искусству, учился четко и ясно излагать свои мысли. Он просил друзей указывать ему на неточности и ошибки, которые допускал на лекции. А его ассистент обязан был не только следить за ходом его изложения, но и время от времени класть на кафедру перед ним картонки с надписью «Помедленнее», если он начинал торопиться, или «Заканчивайте», когда он увлекался. «Зачем столько подготовки к тому, чего лучше вас не знает никто из слушателей?» – спрашивали его. «Мало самому знать, – кротко отвечал Фарадей, – нужно уметь передать свои знания другим».
Фарадей любил читать лекции. Для детей он вел рождественский цикл, рассказывал о химии, физике, об электричестве и о теплоте. Его книжка «История свечи» – непревзойденный шедевр научно-популярной литературы. Именно при Фарадее рождественские лекции для детей в Королевском институте стали традицией. Ученый рассказывал о простых вещах: о свече и лампе, о печной трубе и о золе. Может быть, в этом и заключался их успех? Ведь это так важно: определить, что именно должно быть интересно человеку в его возрасте, сегодня, и что будет ему впору понять и усвоить завтра.
В последние годы жизни память Фарадея стала ослабевать, острый ум притуплялся. Он сам обнаружил у себя признаки подступившей старости и постепенно отказался от всех занимаемых должностей. Он отклонил предложение королевского двора о возведении его в рыцарское достоинство и дважды отказывался от высокой чести стать президентом Королевского общества.
В пятницу 20 июня 1862 года Фарадей на середине прервал свою лекцию в Королевском институте. Он внимательно вгляделся в зал и неожиданно поделился со слушателями мыслью о том, что, пожалуй, слишком долго находится здесь… Присутствовавшие поднялись и долго аплодировали старому ученому. Больше Фарадей не читал, не входил в лекционный зал и не поднимался на кафедру. Дома в дневнике он так объяснил причину своего ухода: «Здесь я провел счастливые годы, но настало время уйти из-за потери памяти и усталости мозга. Причины: 1) колебания и неопределенность в доказательствах, на которых лектор должен настаивать; 2) неспособность извлечь из памяти ранее накопленные сокровища знаний; 3) тускнеют и забываются прежние представления о своих правах, чувстве собственного достоинства и самоуважения; 4) сильная потребность поступать справедливо по отношению к другим и неспособность сделать это. Удалиться».
Какую силу духа и стойкость надо было иметь для такого вывода и поступка! Фарадею было в то время семьдесят лет.
«Ученый должен быть человеком, который выслушивает любое предположение, но определяет его справедливость сам. Внешние признаки явлений не должны связывать суждений ученого, у него не должно быть излюбленной гипотезы, он обязан быть вне школ и не иметь авторитетов. Относиться почтительно он должен не к личностям, а к предметам. Истина должна быть главной целью его исследований. Если к этим качествам еще добавится трудолюбие, то он может надеяться приподнять завесу в храме природы», – писал Майкл Фарадей.
Он «изменил весь аксиоматический базис науки»
Эти слова Альберта Эйнштейна относятся к Джеймсу Клерку Максвеллу, гениальному ученому, создавшему теорию электродинамики.
В середине XIX столетия наука об электромагнетизме пребывала в довольно путаном состоянии. По-прежнему в представлениях о природе электричества и магнетизма существовали предположения о двух видах неких невесомых жидкостей, подчиняющихся, подобно силам тяготения в ньютоновой философии, принципу дальнодействия. Если каждая масса оказывала мгновенное действие через пустое пространство на другую массу, то как же надо смотреть на электрические и магнитные тела? Ведь закон Кулона по своему виду – аналогия закона Ньютона…